SY-T 10030-2004 海上固定平台规划 设计和建造的推荐作法 工作应力设计法

1、10 焊接10.1 概述10.1.1 规范应当按照美国焊接协会结构焊接规范AWS D1.1-88的如下适用章节进行焊接和焊接工艺评定：1.第一章到第六章适用于任何焊接钢结构建造；2.第八章适用于一般的钢板和钢结构型钢的结构焊接，例如甲板部分；3.第十章适用于管状结构。10.1.2 焊接程序 所有的焊接工作都应有书面的焊接程序，即使预先已经经过评定。焊接参数应在焊接程序中予以规定，并在焊接作业中予以遵守。10.1.2 焊接程序限制条件10.1.3.a 除封底焊外，对于屈服强度大于等于276MPa(40ksi)的钢材的焊接，或焊缝厚度超过12.7mm(1/2in)的焊缝都应采用低氢焊接工艺（低于1

2、5mL/100g）。10.1.3.b 采用外部气体保护电弧焊的所有焊接都应采取防风措施。10.1.3.c 采用熔化极气体保护焊（GMAW）的焊接程序，在施焊之前都应按照AWS D1.1-88, section 5的规定加以试验证明，以获得所希望的焊接性能和质量。一般地说，短路过渡型式的GMAW应限于次要或不重要结构的焊接以及通过试验评定过的焊接程序的封底焊。10.1.3.d 不管采用什么焊接工艺，当盖面焊缝施焊的热量小于25kJ/in时，盖面焊缝不应采用下向施焊，除非对用热影响区的硬度加以评定。对于焊接程序范围内的最大厚度和最大的钢材碳当量，应取宏观断面以做硬度试验，且盖面焊缝的预热温度不高于

3、焊接程序中指定的最小预热温度，在试样的任意点，热影响区的最大硬度不应超过325HV10。10.1.4 焊工和焊接操作者应按指定类型的焊接工作对焊工进行考核，并颁发资格证书。资格证书中应说明焊接材料、焊接工艺、焊条种类、焊接位置和资格限制。10.2 资格10.2.1 概述焊接程序、焊工和焊接操作者应按AWS D1.1-88规定和本节进一步的要求进行资格考核。10.2.2 冲击要求当焊接程序需要用试验进行评定时（即当焊接程序未曾评定时，也没有类似情况的冲击特性资料，或者要使用原先评定过的基本焊接参数范围以外的焊接消耗材料时），评定内容应包括焊缝中焊接金属的摆锤式V形缺口冲击试验。应从试验焊缝中取样

4、，并按照AWS D1.1-88 附录中对冲击试验的要求进行试验。为了与API表8.1.4和表8.2.1所列各种材料的性能一致，建议采用如下的试验温度和最小能量值。单个试样（三个当中的一个）的能量值可以低7J（5ft·lbs）,而不必要求重新做试验。10.2.3 焊接程序的、评定中的机械性能试验焊接程序评定的机械性能试验应由有资格的第三方实验室进行。10.2.4 原有评定如果认为原有评定是合适的，则业主可放弃新的评定。表10.2.2 冲击试验钢材类别钢材类别冲击试验温度焊接平均能量值ft·lbsJC0 (-18)2027B0 (-18)2027A-20 (-29)2027C0

5、 (-18)2027B-20 (-29)2027A-40 (-40)2534A-40 (-40)3040预认证，CTOD试验和热影响区的进一步讨论见注释。10.3 焊接10.3.1 概述焊接应符合图纸上注明的焊缝尺寸以及合格的焊接程序，否则应符合前面10.1.1列出的AWS的规定和本节的进一步要求。10.3.2 规定焊接除另有规定者外，相交的和对接的构件焊缝应采用开坡口全焊透焊接。这里包括“隐蔽”焊缝，这种情况在被搭接的撑杆和贯通的筋板处可能发生。10.3.3 单面坡口焊缝在管状构件相交处，当焊条难以进入焊根一侧时，可以采用符合图11.1.3的开坡口全熔透焊缝。焊接程序、焊接方法以及过大的根部

6、焊缝间隙局部堆焊的可接受性应由业主的工程师或检验者予以评价和认可。10.3.4 密封焊缝除另有规定者外，所有连接表面均应用连接填角焊缝加以密封以防腐蚀。无论母材厚度是多少，密封焊缝不得小于3.175mm(1/8in)，但也不必超过4.763（3/16in）。最小预热温度应采用AWS表4.2给出的值。10.3.5 应力消除一般来说，对通常用于海洋平台，壁厚在表8.1.4-11和表8.2.1-2所列范围之内的可焊接结构钢不需要消除热应力。但是，如果进行焊后热处理时，则焊后热处理工艺应包括在工艺规程的评定试验中。10.3.6 安装中焊接焊机应妥善地接地以防止水下防腐的发生。推荐措施见12.7.112

7、.7.310.3.7 引弧只允许在坡口中出现引弧。对于在坡口外由引弧导致的母材的损伤，应制定确定修理损伤的每种方法范围的工艺规程。在规程中应详述如何确定硬化区、裂缝和表面完整性修理的方法。10.3.8 碳弧气刨对于用碳弧气刨方法切割出的切割面和凹陷面都应进行彻底清理以便在施焊之前清除在施焊区内的残余的碳和氧化物的痕迹。10.3.9 临时附件在临时附件焊接中应采取与永久焊接同样的管理和工艺。10.4 记录和文件在建造开始之前，制造者应汇集全部经业主批准的焊接程序以及指明每一焊接程序用途的程序目录。这个文件应该作为永久记录提交给业主。11 制造11.1 组装11.1.1 概述与焊接不同，除非本章另

8、有规定，制造工作应该按美国钢结构协会的建筑结构设计、制造和安装规范（第八版）进行11.1.2 拼接11.1.2.a 管子管子的拼接应按API Spec 2B,结构钢管制造中第3.8节的要求进行。作为梁使用的管子还应满足下面11.1.2.b的要求。11.1.2.b 梁具有相同横截面的梁段可以拼接。拼接焊接应按照AWS D1.1-88的规定采用全熔透。梁的用途决定了拼接位置和数量。相邻拼接缝之间的距离应不小于两倍的梁高或1m（3ft）中的较小者。在对结构整体性至关重要的区域，拼接位置应由设计者指出。11.1.2.c 节点加厚段为了避免支杆落在节点加厚段的纵向焊缝上，节点段的纵向最小错开距离可为30

9、5mm(12in)。否则，应至少错开90°。11.1.3 管节点的焊接11.1.3.a 概述两个或两个以上的管状构件相交构成管节点，在管节点焊缝处及其附近将产生应力集中。因此，应采用正确的制造方法。尤其重要的是，焊接时应尽可能地采用全焊透工艺，焊缝两侧与母材表面平滑连接。11.1.3.b 制造顺序当两根或两根以上管件构成X形节点时，大直径管应连续地通过该节点，其余管件应搭接到这根连续地管件上并被视为次要构件。除图纸上另有规定外，当两根或两根以上次要管件在一个节点上相交或搭接时，每个管件组装到节点上的顺序应由壁厚和/或直径来确定。壁厚最大的管件应作为连续或贯通构件，其余管件的装配顺序应

10、根据壁厚递减的顺序来决定。如果两根或两根以上的管件具有相同壁厚，则直径较大的管件应为连续或贯通的构件。如果两个或两个以上的管件具有相同的直径和壁厚，任一管件都可以作为贯通杆，除非设计者已经指定了贯通杆。11.1.3.c 节点细部为了使节点全熔透，无论是贯通构件还是搭接杆件还是搭接杆件都应进行坡口加工。当管件尺寸或外形决定了节点焊接只能从一侧进行时，应按图11.1.3所示进行。坡口应为锋刃状，没有钝边，焊根间隙应如详图所示。坡口角公差应+5°。如果组对后坡口显得太窄，可以用碳弧气刨的方法将坡口开大至图11.1.3所示尺寸。如果焊根间隙太宽，可以按照AWSD1.1-88中3.3.4节和A

11、PIRP2A中10.3.3节的规定进行堆焊。11.1.3.d 焊缝外形控制11.1.3.e 特殊部位详图当局部两面角小于30°时，应给出此特殊部位的坡口详图。按此详图加工的坡口应能保证焊出合格的焊缝，就像在焊接试验中演示的那样。11.1.3.e开槽构件。11.1.3.f11.1.4 板梁的制造和焊接除了因特殊使用条件而要求对设计中所给定的理论尺寸的偏差加以更严格的控制以外，制造公差均按AWS D1.1的规定确定。若为较直或修复超差而打算用局部加热法，则应考虑局部加热对材料性能的影响，且加热程序应得到业主的批准。腹板对翼板的连接可以是连接的双面填角焊缝，焊缝应具有凹陷的外形并且平滑地过

12、渡到腹板和翼板上。梁的拼接处、相交处以及弯矩连接处应为全熔透焊缝，除非有详尽的应力分析表明无此必要。翼板和用作翼板扶强材的筋板之间的连接应为双面全熔透焊缝。扶强筋板与腹板的连接可采用双面连续填角焊缝。焊缝金属和热影响区的缺口韧性应不低于对梁母材所规定的最低韧性要求。11.1.5 最终制造公差11.1.5.a 概述结构中每一构件应精确地就位在下面要给出的最终制造公差范围以内。本节中没有给出的其他公差要按照美国钢结构协会的建筑钢结构设计、制造和安装规范，第八版的规定执行11.1.5a11.1.5i11.1.6 桩与套管灌浆固、连接的规定用水泥浆连接的桩和结构，其钢材表面应去除釉光面、油漆层、油脂或

13、其他任何会降低连接强度的物质。这种措施在不采用剪切键时尤为重要。在安装封隔器时应注意防止由于安装、高温以及由于焊花飞溅引起的损坏。所有的施工碎片都应从导管架腿柱中清除，以避免在导管架下水和扶正过程中损坏封隔器。11.1.7 临时附属装置对结构的临时附属装置，如脚手架、制造和装配的辅助件，应按照实际可能尽量加以限制，当需要设置这些辅助件时应满足如下要求：临时附属装置不应用锤击或弧气刨法去除。对位于腿柱节点、群桩套管节点段、撑杆节点段、撑杆端部加厚段和节点加强环上的辅助件应在母材以上3mm（1/8in）处进行气割割除，然后用机械方法打磨直至与母材光滑平齐。有涂层区域内的附属件应在涂漆之前如上法加以

14、清除。对所有其他区域的附属件不作如上的规定，仅在附属件焊缝以上在焊缝以上最大为6mm(1/4in)气割去除。保留的金属附属件应做完全封闭焊接。用于腿柱、支杆、套管、桩、隔水套管等拼接用的附属件应予以去除磨平。11.2 防腐蚀11.2.1 涂层出设计者另有规定外，涂层的使用应满足NACE RP-01-76的规定。11.1.2 飞溅区保护飞溅区保护如用蒙乃尔合金包裹、钢板包裹、增加钢板厚度等应按规定安装。覆盖的面积不能小于图纸和/或规格书中所指定的区域。11.2.3 阴极保护如有要求，阴极保护系统各种部件的安装及其试验应符合图纸和规格书中的要求。113 结构材料11.3.1 概述所有的结构用钢应是

15、新的、没有缺陷、没有过分的锈皮和锈斑。除非另有规定，套管、报废的或非结构用钢材不得使用。被禁止用于其他用途而重新定级为结构钢的钢材也不得使用。为现有平台的重复利用而进行的改造工作，只要能适用预期的重复利用目的。可以重复利用现有平台的上的结构钢材。11.3.211.2.311.4 装船装船和固定通常由制造承包者进行，并应按照12章的装船计划或者业主的要求进行。11.5 记录和文件制造承包者应持有材料出厂合格证书，它是为证明用于结构的材料合格性所必需的。另外，制造者也应编制和保存材料标识记录，它是跟踪和鉴定每个主要构件的来源所必须的。在项目结束时，制造者要编制这些文件并移交给业主作永久记录。在制造

16、进行期间，可以批准对主要结构构件，诸如壁厚、构件尺寸、材料类型等的修改。对于在制造期间所作的任何材料替代和修改，制造者应把有关记录编成文件，并给出制造图的修改清单。将这些记录编入到其他结构的建造和检验文件和保存这些永久记录的责任，应由业主做出规定。12 安装12.1 概述12.1.1 计划平台的安装时按照设计图纸和规格书，将平台设备部分装船并运送到安装现场，就位并将各部分组装成一个稳定的结构，平台安装应以使平台能完全达到设计目的的方式来完成。对每次安装都应做出一个安装计划。这个计划应包括所有部件的装船、固定、运输和完成导管架、桩、隔水套管、上部结构和设备的安装方法和程序。这个计划可以用文字说明

17、、规格书和图纸形式来完成。根据安装的复杂程度，对一些专门的项目，如灌浆、潜水、焊接、检验等，可能要给出更详细的介绍。环境条件、驳船稳定性或结构强度（即吊装能力）对安装作业的约束或限制都应加以叙述。安装计划通常划分成若干阶段，例如装船、固定、运输和安装。除了业主有其他规定外，负责执行各方面工作的部门应做出相应的计划，各部门之间的协调和认可程序应由业主制定。12.1.2 记录和文件在装船、运输和安装期间，负责相应方面工作的部门应准备、编制和保存所有的日报、值班记录、打桩记录和平台方位、竖向位置测量说明等。这些文件也应该记录对预定的安装过程所做的变更以及在安装期间发生的所有的特殊环境条件。在现场所作

18、的所有的修改都应在结构完工记录中加以说明。在项目完成时，每个部门要以适于作为永久记录的形式编制这些文件并移交给业主。这些记录以及其他有关建造和检验的文件的编制责任和对这些文件的永久保存应按业主的要求进行。12.1.3 安装力和容许应力每个安装阶段的作用力应按设计要求的规定加以计算，应通过结构分析来保证设计的结构足够承受一定形式和量值的力或他们的组合力的作用。结构构件的应力计算应符合设计要求。12.1.4 临时撑杆和索具设计规范中对结构的组成部分以及吊索、卸扣、配件的受力计算，荷载系数、容许应力和安全系数在内的所有过程做了水命。如果在某个安装阶段需要使用某种安装辅助装置，如临时支杆/撑杆或索具，

19、这些条款同样适用，如果把任一个安装辅助件，临时支杆或撑杆焊接到结构上，应按相应规范进行焊接和拆除。12.2 运输12.2.1 概述把平台组件从制造厂运到安装地点是一项复杂的工作，需要周密地规划。主要考虑事项按所运送的平台类型而有所不同，应按如下考虑。12.2.2 导管架型平台12.2.2.a 概述导管架型平台由一个或多个导管架、桩、上部结构和其他附件构成。这些组件一般由驳船装载运送到现场。12.2.2.bh12.2.3 塔形平台12.2.3.a 概述塔形平台是由一个塔形下部结构组成。该结构浮运到安装地点并有选择的灌水进行安装就位，此下部结构也可称作为导管架，它具有多根桩和一上部结构。塔架型平台

20、运输时应注意的事项，除了按照导管架型平台规定的以外还应考虑以下几项。12.2.3.b 水密性应在托运前确定塔架的水密性。12.2.3.c 灌水控制为了进行有选择的灌水和扶正，应考虑所有控制装置和是否容易进入，并应保护控制装置不因环境条件和作业事故而破坏。12.2.3.d 模型试验和分析为了确定原型在托运和竖立过程中的拖运和稳定特性，应进行模型试验和详细分析。12.2.4 最小型化结构最小型化结构应根据它的尺寸考虑上述导管架型平台和塔架型平台的全部适用规定。12.3 从运输驳船上卸下导管架12.3.1 概述本节内容包括导管架平台的导管架有驳船运抵安装现场后从驳船上将它卸下。它一般可以用起重船把它

21、调离，或采用下滑入水的办法来完成。12.3.2 导管架吊运应按照相应规定适当设计吊具一遍能够把导管架调离驳船和放入水中。吊索通常系于起吊导管架的中心之上，以免在起吊过程中可能损伤导管架/或驳船。12.3.3 导管架下水应对从驳船上下滑入水的导管架提供下水系统，并考虑下列事项。12.3.3.a 下水驳船下水驳船应配置下水滑道、摇臂、可控制的压载和排水系统，以及有助于导管架下滑的助滑装置（液压顶杆、绞车）。12.3.3.b 荷载在设计和制造需下滑的导管架时，应使它能经受住下水所产生的应力。为此，可加强那些在下水作业中可能产生过大应力的构件，或在导管架中设计一个通常称作下水桁架的专用桁架，上述两种方

22、法可配合使用。12.3.3.c 浮运下水导管架应该水密的和能漂浮的。如果采用起重船协助进行扶正，则下水结构应漂浮在一定位置处，以便起重船的吊索可以系结，和使预先拴好的吊索露出水面且又容易接近。12.3.3.d 设备起重船应具有足够尺度，能够将下水的导管架从浮运位置变至垂直位置；或能够控制住下水的导管架，直至采用可控制的灌水系统把它扶正为止。12.4 安装12.4.1 概述本条内容涉及平台的定位和安装，目的是为了把平台放置在所希望的方向和位置，以及达到需要的水平度。12.4.1.a-e12.4.3 就位“就位”一词通常是指在安装现场安置导管架，为打桩做好准备。它要求将已拖运到现场或在现场从驳船上

23、滑下水的那些平台部件竖立起来。此项工作多半是靠起重船和可控制或可选择的灌水系统共同完成的。扶正作业需事先进行周密地计划，以确定该结构物现场就位所必须的提升和可控制灌水的操作步骤。必要时应提供封闭装置和吊连接件。灌水系统应设计成能够经受就位过程中可能受到的水压力。如果导管架时安装在一口现有的油井上，则井口应予以适当保护，以防止平台下部结构与它发生意外碰撞而受损坏。事先应对此做出详细的计划和准备，以尽量减少对油井和结构物的危害性。如果导管架不是安装在一口现有的井口上，或不是放置在一个相邻结构的旁边，则有关就位精度的参数应在安装计划中加以详细叙述。这些参数应符合目前已有的适用于检查设备、水深、平台尺

24、寸和用途的标准。当平台的设计考虑了环境荷载方向性变化，方位正确是重要的。要求的平台方位以及可接受偏差，必须在图中标明并在安装计划中叙述。在安装计划中包括相应的作业程序以保证结构方位的偏差在可接受的范围内。12.4.4 导管架的调平导管架应放置在一个平面或接近平面内，并在打桩操作之前，将其调平，使其误差处在安装计划指定的公差范围之内。导管架一经调平，就应该注意保持在打桩操作期间导管架的良好状态和平整度。在全部打桩完成后，应尽量避免调平导管架。然而，有时可能需要在少数桩打入以后，用顶升或吊起的方法调平导管架，在这种情况下，应设法减小桩内的弯曲应了。12.4.5 作用于海底的导管架重量在永久性桩基础

25、施工前，导管架基础底处的土荷载可能是关键的。应考虑导管架支撑的每种桩段的组合对软海底土的荷载分布。对强度随深度增加的土，特别是软黏土和疏松的砂土，在承载力分析时应当考虑形状的影响和防沉板上的所有孔洞的影响。12.4.6 拉索系统的安装设备海上拉索系统部件的吊运和安装应采用能使可能的损伤和安装问题减少最少的设备和方法。12.4.6.a-12.4.6.c12.4.7 校正和公差牵索塔导管架和拉索系统的校正和定位精度要求应根据设计公差确定。在进行塔架、导索、配重和锚或锚桩安装时，应考虑对定位、校正监视系统提出要求。12.5 桩的安装12.5.1 概述桩，包括隔水套管的适当安装对平台的寿命和性能是至关

26、重要的。他要求每根桩都要打到或接近设计的深度而不致损坏。在现场做的所有的结构连接都要符合设计要求。为了按一定的顺序安装每一桩段，应在桩段上打上标记。当需要的额时候，应在导管架腿柱和桩导管的下端设置密封装置以免阻碍桩的沉入。12.5.2 导向插尖接桩段应配备导向插尖，以便于桩段插接和对中。为使桩段很好的对中，导向插尖与桩段的配合紧密而均匀。在焊接前，导向插尖应能安全的支撑接桩段的全部重量。12.5.3 吊起方法如采用吊耳协助桩段起吊，吊耳的设计应当考虑撞击力和桩段在开始提升以及在插接时产生的应力，在采用吊耳或焊接支撑耳来支撑在导管架顶部的初始桩段时，整个吊钟应考虑由单个吊耳或支撑板承受。应用气割

27、的方法将吊耳或支撑耳在距桩表面6.4m（1/4in）处割除，并打磨光滑，应仔细检查桩表面的剩余 凸出物，以不使它有碍打桩，或损伤构件（例如封隔器）。如果用气割孔代替吊耳，则该孔应符合本节的有关要求，并应考虑在强烈锤击过程中可能产生的不利影响。作为桩吊点的替代方法，可以使用桩的吊运工具，只要它们具有适应桩的打入和预期的操作条件的尺寸和能力。在每次使用之前，应对这些工具进行检查，以保证它们处于适当的工作状态。应当严格地按照制造商的说明和建议使用这些工具。对于需要使用送桩的安装工作，应在第一次使用之前和打桩期间根据打桩的难易程度定期地对送桩加以检查。12.5.4 现场焊接接桩段应仔细对中，焊接前应对

28、坡口进行检查，以保证焊缝能熔透。用打磨或切削的办法开坡口是必要的。焊接应符合本推荐方法第10章的规定。现场焊接的无损探伤检验应采用第13章规定的一种或几种方法进行。12.5.5 达到要求的桩入土深度平台基础的可靠程度取决于桩是否被打到或接近设计入土深度。由于停置将使打桩阻力增加，因此，在每打一根桩时尽可能减少中断，以减少阻力。当打到最后一两桩段时，通常要一次打完一根，以减少“置桩”时间，当置桩影响较关键时，通常采用可行的带向导的备用桩锤。12.5.612.5.1112.6 上部结构安装12.61 概述上部结构安装一般是将诸如甲板部分、组块支撑框架和撬块等从运输驳船上吊到导管架上。然后，按照设计的要求将它们互相连接起来。12.6.2-12.6.512.7 焊接设备的接地12.7.1 概述通常的焊接方法是反极性的，即焊条是正极（），地面是负极（-），电流由正极到负极。为了防止杂散电流，应敷设可靠和合适的接地线。如果杂散电流不加以控制，则可能给结构物造成严重腐蚀。12.7.2-12.7.313 检验13.1 概述应进行质量控制、检验和试验以保证符合图纸和规格书。这些规格书和图纸包含获得所希望的最后产品的质量和性能的详细规定。质量控制、检验和试验应该在建造的各个阶段进行，以保证制造、装载、固定、拖航和安装都能满足规定的要求。最有效的质量控制和检验方法应该是能防止有缺陷的材料